L’objectif de cet ouvrage est de décrire les fondements théoriques de la méthode des volumes finis qui est aujourd’hui reconnue, à bien des égards, comme étant la méthode de choix pour la simulation numérique en mécanique des fluides. Il s’adresse principalement aux étudiants de master ou d’écoles d’ingénieurs qui souhaitent s’initier aux principes de la simulation numérique en mécanique des fluides basée sur la méthode des volumes finis. Après une introduction sur l’essor et les enjeux de la simulation numérique, les équations de conservation en mécanique des fluides sont rappelées. L’ouvrage introduit ensuite les concepts de base de la méthode des volumes finis et aborde la notion de maillage (maillage structuré, multibloc, non-structuré, non-conforme,…). L’équation de transport d’une quantité scalaire est utilisée comme équation modèle et la discrétisation de chacun de ses termes (terme temporel, terme diffusif, terme convectif et terme source ou puits) est détaillée. Une attention particulière est portée sur les notions fondamentales comme l’ordre de précision, la stabilité et la convergence des schémas numériques. La discrétisation des équations de Navier-Stokes incompressibles en variables primitives est ensuite abordée en détail. Un chapitre spécifique est consacré à l’implémentation des différents types de conditions aux limites. Ce Tome 1, résolument axé sur la mise en œuvre pratique de la méthode des volumes finis dans des géométries simples, est une introduction très didactique qui ouvrira le lecteur à des concepts plus avancés développés dans le Tome 2. Sommaire CHAPITRE I. INTRODUCTION CHAPITRE II. ÉQUATIONS DE CONSERVATION EN MÉCANIQUE DES FLUIDES Chapitre III. LES COMPOSANTES DE LA RÉSOLUTION D'UN PROBLÈME DE SIMULATION CHAPITRE IV. LA MÉTHODE DES VOLUMES FINIS CHAPITRE V. LES MAILLAGES POUR LA MÉTHODE DES VOLUMES FINIS CHAPITRE VI. DISCRÉTISATION SPATIALE DU TERME DIFFUSIF CHAPITRE VII. DISCRÉTISATION SPATIALE DU TERME CONVECTIF CHAPITRE VIII. DISCRETISATION TEMPORELLE CHAPITRE IX. DISCRÉTISATION DU TERME SOURCE OU DU TERME PUITS CHAPITRE X. DISCRÉTISATION D’UNE ÉQUATION DE TRANSPORT GÉNÉRALE CHAPITRE XI. IMPLÉMENTATION DES CONDITIONS AUX LIMITES CHAPITRE XII. ASSEMBLAGE MATRICIEL ET SYSTÈME LINÉAIRE CHAPITRE XIII. SOLUTIONS DES SYSTÈMES D’ÉQUATIONS LINÉAIRES CHAPITRE XIV. RÉSOLUTION DES ÉQUATIONS DE NAVIER-STOKES INCOMPRESSIBLES RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES INDEX TABLE DES MATIÈRES

Ce deuxième ouvrage approfondit les concepts introduits dans le tome 1. L’accent est notamment porté sur le cas des géométries complexes utilisant des maillages non-orthogonaux ou non structurés. La discrétisation complète par la méthode des volumes finis d’une équation de transport générique est détaillée pour ce type de maillages. Lorsque l’équation de transport est hyperbolique, la mise en œuvre des schémas TVD est présentée. Dans le cadre de la résolution des équations de Navier-Stokes incompressibles, nous présentons les algorithmes de couplage vitesse-pression les plus utilisés : SIMPLE, SIMPLER, SIMPLEC, PISO, différentes méthodes de Projection et la méthode du lagrangien augmenté [MLA]. Cet ouvrage aborde aussi la résolution des équations de Navier-Stokes compressibles par une approche Pressure based solver [PBS] en généralisant l’algorithme de couplage vitesse-pression SIMPLE dans un contexte compressible. Ce tome 2 aborde aussi de nouvelles notions comme la résolution des équations de Navier-Stokes incompressibles en formulation vorticité-fonction de courant, la résolution des écoulements axisymétriques, la gestion des maillages multiblocs et les méthodes multigrilles pour la résolution des systèmes linéaires. Ce tome 2 s’achève avec des notions cruciales en CFD sur le contrôle des erreurs et des incertitudes ainsi que la vérification et la validation de la solution numérique. Un accent particulier est porté sur l’importance des bonnes pratiques à suivre en CFD lors de la résolution d’un problème.

Le developpement de modeles algebriques pour les fluides viscoelastiques vise a simplifier les formulations des modeles differentiels usuels dans un souci de reduction des couts de calculs. Alors que les modeles differentiels requierent la resolution d'une equation aux derivees partielles par composante de tension, les modeles algebriques reposent sur la resolution d'une unique equation de transport pour la trace du tenseur viscoelastique et sur des expressions explicites simples pour les tensions. Dans ce travail, deux nouvelles formulations de modeles algebriques reproduisant les proprietes de cisaillement pur du modele differentiel d'Oldroyd-B sont proposees. Ces modeles sont mis en oeuvre sur des geometries 2D variees: ecoulement dans une contraction 4:1, autour d'un cylindre et dans une conduite courbee a 180 . Ces simulations ont ete menees au moyen d'un code volumes finis ecrit en coordonnees orthogonales generalisees. On prouve que les modeles algebriques simplifies reproduisent avec un cout de calcul nettement reduit les proprietes du modele differentiel d'Oldroyd-B, a condition de respecter l'indifference materielle des nouvelles formulations proposees."

Cet ouvrage propose une approche pédagogique de la thermodynamique. Prenant pour fil directeur les deux principes reliés à Joule et Carnot, il présente des formulations et des équations qui traduisent l'évolution des systèmes : conservation de l'énergie, production d'entropie, bilan d'exergie, lois d'état des fluides, réactions et bilans de combustions, etc. Sont également mis en évidence les liens qui existent entre mécanique, mécanique des fluides, thermique, thermodynamique et chimie de la combustion. Les mêmes concepts et méthodes d'analyse sont utilisables pour établir des modèles de fonctionnement de systèmes variés. Didactique et illustré de nombreux exemples d'applications et d'exercices, Thermodynamique des systèmes fluides et des machines thermiques permet de saisir l'élaboration des représentations scientifiques et de comprendre l'évolution des machines technologiques (machines thermiques génératrices d'énergie, machines frigorifiques, pompes à chaleur, etc.).[Source : d'après la 4ème de couv.].